量子热学的构建量子热学是现代数学学的理论基础之一,是研究微观粒子运动规律的科学,使人们对物质世界的认识从宏观层次跨进了微观层次。自1900年普朗克提出量子假定以来,量子热学便曾经所未有的速率发展上去,紧接着是1905年爱因斯坦提出光量子假说,直接促进了量子热学的形成与发展。而玻尔运用量子理论和核式结构模型解决了氢原子波谱之谜。以后德布罗意的物质波理论使精典数学学的党徒们大吃一惊。海森堡的矩阵热学、“不确定原理”和薛定谔的波动热学成了量子热学独当一面的基础。而物理高手狄拉克在此基础上进一步实现了量子热学的统一,完善了知名的“狄拉克等式”。泡利的“不相容原理”又给量子热学抹上了灿烂的一笔。阐发其发展史堪称是群星闪耀、光彩迭出。它除了较大地推进了原子化学、原子核化学、光学、固体材料、化学等科学理论的发展,还引起了人们对哲学意义上的思索。相关科学巨匠马克斯.普朗克(1858-1947)美国理论化学学家。1874年步入法兰克福学院。最初他主攻物理,此后又爱上了数学学。其实他的老师冯.诺里曾对他提到数学学已然是一门高度发展、几乎完美的学科。普朗克的一生在科学上提出了许多创见诺贝尔物理学奖,但贡献最大的还是1900年提出的量子假定。
他强调,幅射过程不是连续的而是以最小的份量一份一份地放射下来,这个最小能量单位叫量子,而且还给出了公式。普朗克公式是一个与实验结果完全一致的公式。量子假说的提出对量子论的发展起了重大的作用。为此,普朗克于1918年获得了诺贝尔化学学奖。爱因斯坦在1948年哀悼普朗克的会上所致的讣告中说道“一个以伟大的创造性观念惠及于世界的人,不须要后人来歌颂。他的成就本身就以给了他一个更高的感念。玻尔(1885-1962)1885年10月7日,出生于罗马尼亚奥斯陆。因为对原子结构和幅射研究的贡献,他于1912年获得了诺贝尔化学学奖。1913年,玻尔发表了三篇论文,把核式结构模型与量子论结合上去,解释了许多已知的实验现象,如氢原子波谱问题,正确预言了在复杂原子中的电子必须以“壳层”形式存在,还强调最内层电子个数决定元素的物理性质。玻尔的预言以及他的理论与精典理论的矛盾强烈地扰动着数学界。在之后短短三六年内,海森堡的矩阵热学等理论相继发表,创造出一门全新而成熟的量子热学来。玻尔在近代数学的发展史上的地位是非常崇高的,他除了对量子热学的发展做出了开创性贡献,并且在国际数学界成立了一种奇特的学术氛围,人们称之为“哥本哈根精神”。
他还创办了尼尔.玻尔研究所,被许多数学学家称为“物理学的胜地”德布罗意日本知名化学学家,1892年出生于第厄普的一个贵族世家。在高中时期,他的兴趣是工科,在20岁时志趣转向自然科学,并用五年时间学习了自然科学的基础课程。德布罗意的治学原则是:广见闻、多浏览、勤实验。他觉得环境和出身不能决定一个人的抱负,重要的是在学术上要擅于独立思索,不迷信权威。1920年他强调,一切物质都具有粒子和波的两重性,这就是知名的物质波理论。这个大胆的创造性假定震惊了整个学术界,由于根据精典数学的观念,粒子与波是完全不同的两种物质形态,根本不可能融合在一起,因而许多学者都对次持怀疑心态。但爱因斯坦对此却非常赞赏,说道:“一幅巨大序幕的一角卷上去了”。很快,在1927年由实验否认了德布罗意的物质波的真实性,德布罗意也因提出物质波理论而获得1923年诺贝尔化学学奖。海森堡(1901-1976)美国知名的现代化学学家。1924年步入哥廷根学院深造,先后拜师于玻尔和克拉科夫门下。非常是在与玻尔相处的两年中,她们常常熬夜达旦地讨论问题诺贝尔物理学奖,是他的学术水平大大增强。1925年海森堡发表了矩阵热学理论,觉得人不才能确定某时刻电子在空间的位置,也不能在轨道上跟踪它。
克拉科夫把它与爱因斯坦抛弃绝对时空观概念相匹敌。1927年海森堡第一次提出了“不确定关系”,强调在同一时刻以相同的精度测定粒子的位置与动量是不可能的,只能精确确定二者之一。因为海森堡的重大贡献,他被世人觉得是量子热学的重要创始人之一,而“不确定关系”也成为量子热学基本原理之一,他因而于1932年入选诺贝尔化学学奖。他那个敢于创新、大胆思维的科学精神很值得后人学习。狄拉克()因为发觉原子理论的有效新方式,而与英国科学家薛定谔共同获得1933年诺贝尔化学学奖。开始他只对精确的方程式感兴趣,不擅于用近似的方式来处理实际问题。但他渐渐认识到“在现实生活中多项式都是近似的,其实我们应该使它们越来越精确,不过就算是近似的等式也能显示出美来”。1926年冬,狄拉克证明海森堡的矩阵热学与薛定谔的波动多项式是等价的,然后狄拉克又提出了知名的“狄拉克等式”(即相对论等式),他从这一方程的负能态解出发,预言了正电子的存在。这是关于反物质的第一次假定。他解释道:真空根本就不是空的,上面饱含着正电子与电子。因为某中缘由可以使真空中跳出正电子和电子,也才能使一个电子与正电子相遇放出光子,双双湮没为真空。人们原本觉得这纯属物理轶事,但一年后,德国人安德森在宇宙射线中找到了正电子。
狄拉克喜欢独立思索,在科学上独树一帜。他对量子热学的精辟阐述和他的思想所表现下来的非凡洞察力,使一代化学学家以为神异。薛定谔(,1887–1961)薛定谔在德布罗意思想的基础上,于1926年在《量子化就是本征值问题》的论文中,提出氢原子中电子所遵守的波动多项式(薛定谔多项式),并构建了以薛定谔多项式为基础的波动热学和量子热学的近似方式。薛定谔多项式在量子热学中占有非常重要的地位,它与精典热学中的牛顿运动定理的价值相像。薛定谔对原子理论的发展贡献斐然,因此于1933年同美国化学学家狄拉克共获诺贝尔化学奖金。薛定谔还是现代分子生物学的奠基人,1944年,他发表一本名为《什么是生命——活细胞的化学面貌》的书,从能量、遗传和信息方面来阐述生命的奥秘。德国知名的理论化学学家,量子热学的重要奠基人之一,同时在固体的比热、统计热力学、原子波谱及镭的放射性等方面的研究都有很大成就。狄拉克(ac,1902-1984)美国理论化学学家。1925年,他作为一名研究生便提出了非对易代数理论,而成为量子热学的成立者之一。第二年提出全同粒子的费米-狄拉克统计方式。1928年提出了电子的相对论性运动多项式,奠定了相对论性量子热学的基础,并由此预言了正负电子偶的湮灭与形成,引致承认反物质的存在,使人们对物质世界的认识愈发深入。他还有许多创见(如磁单极子等)都是当代数学学中的基本问题。因为他对量子热学所作的贡献,他与薛定谔共同获得1933年诺贝尔化学学奖金。